4, Исполнительная подсистема

Наибольшая экономичность работы пневмомотора достигается именно при номинальной частоте враще­ния, а наибольшая техническая эффективность — при максимальной мощности.

В паспортных характеристиках пневмомоторов обычно указывают максимальную мощность и соответству­ющую ей частоту вращения при рабочем давлении сжатого воздуха, а также номинальную частоту вращения.

Рабочий процесс любого пневмомотора является обратным по отношению к рабочему процессу компрессо­ра соответствующего типа. Если в компрессоре осуществляется процесс преобразования механической энер­гии вращательного движения приводного вала в потенциальную энергию сжатого воздуха на выходе, то в пнев-момоторе, наоборот, энергия сжатого воздуха, поступающего на вход, преобразуется в механическую энергию вращения вала.

Шиберные пневмомоторы

Принципиальная конструктивная схема шиберного (пластинчатого) пневмомотора (рис. 4.24) практически не отличается от ранее рассмотренной конструктивной схемы пластинчатого компрессора.

При подаче сжатого воздуха в рабочую камеру пневмомотора возникают силы, которые действуют на плас­тины 3, ограничивающие объем камеры. Вследствие эксцентричного расположения ротора 1 относительно статора 2 площади пластин различны, поэтому различаются по величине и действующие на них силы. В точке, после прохождения которой объемы рабочих камер начинают уменьшаться, выполнено отверстие для сброса отработавшего воздуха. От равнодействующей всех приложенных сил возникает крутящий момент, приводя­щий к повороту ротора, в процессе которого увеличиваются объемы части рабочих камер, благодаря чему содержащийся в этих камерах сжатый воздух расширяется. Совершаемая при этом работа расширения преоб­разуется в дополнительную механическую энергию вращения ротора.

От числа пластин шиберного пневмомотора зависят его коэффициент полезного действия (КПД), условия пуска и быстрота разгона (приемистость), а также равномерность вращения. Стандартные конструкции имеют 3 — 5 пластин, в специальных случаях их число увеличивают до 10. Выпускаются как реверсивные, так и нереверсивные пластинчатые пневмомоторы.

К недостаткам шиберных пневмомоторов относятся необходимость обильной смазки и невысокую герме­тичность рабочих камер, что приводит к возникновению утечек, а следовательно, к снижению КПД. Диапазон мощностей пластинчатых пневмомоторов составляет 0,05 — 20 кВт, диапазон частот вращения — 30 — 20000 об/мин.

Часто в конструкцию пластинчатого пневмомотора входят дополнительные узлы: редуктор (обычно плане­тарный), обеспечивающий необходимую потребителю частоту вращения, и центробежный регулятор. После­дний позволяет ограничить частоту вращения на холостом ходу и обеспечить в определенных пределах ее постоянство при колебаниях нагрузки.

4. Исполнительная подсистема

Пластинчатые пневмомоторы широко применяют в пневматических инструментах, а также в разнообразных специальных устройствах и приспособлениях, работающих на сжатом воздухе.

Шестеренные пневмомоторы

В корпусе 3 шестеренного пневмомотора расположены две находящиеся в зацеплении шестерни 1 и 2 (зубчатые колеса), причем одна из них закреплена на выходном валу или выполнена заодно с ним, а другая свободно вращается на опорах, установленных в корпусе (рис. 4.25).

Рис. 4.25. Шестеренный пневмомотор

Сжатый воздух, подаваемый в рабочую камеру, действует на боковые поверхности зубьев шестерен. Возника­ющие при этом силы, равные произведению давления сжатого воздуха на площадь боковой поверхности зуба, вызывают поворот шестерен, одна из которых вращается по часовой стрелке, а другая — в противоположном направлении. Шестерни могут иметь прямые, косые или шевронные зубья. В случае применения косозубых или шевронных шестерен объемы рабочих камер изменяются в процессе поворота, в связи с чем появляется воз­можность использовать работу расширения сжатого воздуха.

Максимальная номинальная мощность шестеренных пневмомоторов достигает 70 кВт (для моторов с шев­ронными шестернями — 330 кВт), номинальная частота вращения обычно не превышает 1000 — 3000 об/мин.

Область применения шестеренных пневмомоторов достаточно широка: угольная промышленность (приво­ды конвейеров, лебедок), химическая промышленность (приводы насосов), металлургия (приводы конверте­ров, карусельных печей и другого оборудования), тяжелая промышленность (пусковые двигатели для дизелей) и т. д.

Пневмомоторы Рутса используют значительно реже, область их применения более узкая, поэтому в данном пособии они не рассматриваются.

Радиально-поршневые пневмомоторы

Радиально-поршневые пневмомоторы довольно сложны по конструктивному исполнению, тихоходны (20 — 700 об/мин), имеют большие габариты и массу по сравнению с другими типами двигателей. При этом они обеспечивают значительную величину крутящего момента, а следовательно, как нельзя лучше подходят в тех случаях, когда требуется преодолевать большие нагрузки. Обычно они имеют от 4 до 6 поршней, а диапазон мощностей составляет 1 — 20 кВт.

В поршневых пневмомоторах поршню за счет энергии давления сжатого воздуха сообщается поступатель­ное движение, которое затем преобразуется механическим путем во вращательное движение выходного вала (рис. 4.26).

70